Hợp tác nghiên cứu để phát triển các giải pháp xử lý nước thải đô thị nhằm tái sử dụng cho mục đích nông nghiệp

Nghiên cứu các giải pháp xử lý n−ớc thải đô thị nhằm tái sử dụng cho mục đích nông nghiệp Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn Viện Khoa học Thuỷ Lợi -----o0o----- báo cáo tổng kết Đề tài hợp tác nghiên cứu theo nghị định th− về KHCN năm 2005 Hợp tác nghiên cứu để phát triển các giải pháp xử lý n−ớc thải đô thị nhằm tái sử dụng cho mục đích nông nghiệp Chủ nhiệm dự án: PGS. TS. Nguyễn Thế Quảng 6725 28/01/2008 Hà nội, 2006 Nghiên cứu các giải pháp xử lý n−ớc thải đô thị nhằm tái sử dụng cho mục đích nông nghiệp 1 Mục lục Mở đầu ............................................................................................................... 4 Ch−ơng I: Nghiên cứu tổng quan về các công nghệ xử lý n−ớc thải đô thị và tái sử dụng n−ớc thải trong nông nghiệp ................................................... 6 I.1. Khái quát về các ph−ơng pháp xử lý n−ớc thải ..................................................6 I.1.1. Xử lý n−ớc thải bằng ph−ơng pháp cơ học ..................................................7 I.1.2. Xử lý n−ớc thải bằng ph−ơng pháp hoá - lý: ..............................................7 I.1.3. Xử lý n−ớc thải bằng ph−ơng pháp sinh học ...............................................8 I.1.4. Xử lý n−ớc thải bằng ph−ơng pháp tổng hợp...............................................8 I.2. Cơ sở và các tiêu chí để lựa chọn công nghệ xử lý n−ớc thải phù hợp............11 I.2.1. Thành phần của n−ớc thải ........................................................................11 I.2.2. Tính chất của n−ớc thải: ...........................................................................13 I.2.3. Tiêu chí lựa chọn công nghệ và công trìnhxử lý n−ớc thải (XLNT) ..........16 I.3. Tổng quan về tình hình nghiên cứu xử lý n−ớc thải trong và ngoài n−ớc ........17 I.3.1. Ngoài n−ớc................................................................................................17 I.3.2. Trong n−ớc ................................................................................................20 I.4. Tổng quan về tình hình tái sử dụng n−ớc thải sản xuất trong nông nghiệp trên thế giới và trong n−ớc .............................................................................................22 I.4.1. Tổng quan về sự cần thiết của việc tái sử dụng n−ớc thải: .......................22 I.4.2. Yêu cầu về chất l−ợng n−ớc thải tái sử dụng cho nông nghiệp .................24 I.4.3. Tổng quan về tình hình tái sử dụng n−ớc thải trên thế giới ......................25 I.4.4. Tổng quan về tình hình tái sử dụng n−ớc thải ở Việt Nam .......................26 I.5. Giới thiệu về năng lực của cơ quan đối tác - Viện nghiên cứu Kỹ thuật Môi tr−òng ICIM – Bucarest : .......................................................................................29 I.5.1. Giới thiệu về đất n−ớc Rumani..................................................................29 I.5.2. Giới thiệu về Viện ICIM............................................................................29 1.5.3. Một số ch−ơng trình, dự án nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực xử lý n−ớc thải và bảo vệ môi tr−ờng mà Viện ICIM đã thực hiện......................................29 I.5.4. Một số nghiên cứu điển hình về xử lý và tái sử dụng n−ớc thải đ−ợc Viện ICIM trao đổi với Viện KHTL Việt Nam trong quá trình thực hiện đề tài ........30 Ch−ơng II: Hiện trạng khu vực nghiên cứu (thị trấn Lim – huyện Tiên Du - tỉnh Bắc Ninh) ............................................................................................... 34 II.1. Điều kiện tự nhiên thị trấn Lim - huyện Tiên Du ...........................................34 II.1.1. Quá trình hình thành và phát triển của thị trấn Lim..............................34 II.1.2. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội ............................................................34 II.1.3. Hạ tầng cơ sở:..........................................................................................37 II.1.4. Quy hoạch phát triển thị trấn Lim đến năm 2020 ...................................39 II.2. Đặc điểm vùng xây dựng mô hình (thôn Lũng Giang) ...................................41 II.2.1. Đặc điểm tự nhiên....................................................................................41 II.2.2. Tình hình dân sinh kinh tế, xã hội ...........................................................42 Nghiên cứu các giải pháp xử lý n−ớc thải đô thị nhằm tái sử dụng cho mục đích nông nghiệp 2 II.3. Hiện trạng chất l−ợng môi tr−ờng thị trấn Lim...............................................43 II.3.1. Hiện trạng môi tr−ờng n−ớc ....................................................................43 II.3.1.1. Đánh giá chất l−ợng n−ớc thải đô thị ...................................................44 II.3.1.2. Đánh giá chất l−ợng n−ớc trên các kênh t−ới tiêu và ao hồ khu vực thị trấn Lim..............................................................................................................49 II.3.1.3. Đánh giá chất l−ợng n−ớc sinh hoạt khu vực thị trấn Lim ...................54 II.3.2. Hiện trạng sử dụng n−ớc thải để t−ới ......................................................57 II.3.3. Hiện trạng sử dụng phân bón và hoá chất BVTV ....................................58 II.3.4. Hiện trạng chất thải rắn thị trấn Lim......................................................58 II.4. Hiện trạng quản lý môi tr−ờng thị trấn lim .....................................................59 II.4.1. Hiện trạng cơ cấu tổ chức và mô hình quản lý tiêu thoát n−ớc...............59 II.4.2. Mô hình cơ cấu tổ chức và quản lý đội vệ sinh của thị trấn....................60 Ch−ơng III: Quy trình công nghệ xử lý và tái sử dụng n−ớc thải cho thôn Lũng Giang – thị trấn Lim............................................................................. 62 III.1. Lựa chọn công nghệ xử lý n−ớc thải cho thôn Lũng Giang - thị trấn Lim - tỉnh Bắc Ninh ..........................................................................................................62 III.1.1. Cơ sở tính toán hệ thống XLNT cho khu vực mô hình............................62 III.1.2. Lựa chọn công nghệ XLNT cho khu mô hình bằng PP cơ học ...............62 III.1.3. Lựa chọn công nghệ XLNT cho khu mô hình bằng PP sinh học ............65 III.1.4. So sánh lựa chọn công nghệ xử lý n−ớc thải thôn Lũng Giang...............70 III.1.5. Thuyết minh thiế́t kế công nghệ mô hình XLNT cho thôn Lũng Giang...77 III.2. Vận hành và bảo d−ỡng mô hình thoát n−ớc và sử lý n−ớc thải: ...................82 Ch−ơng IV: Quy hoạch môi tr−ờng và xây dựng mô hình điểm xử lý môi tr−ờng thôn Lũng giang - thị trấn Lim - Tiên Du - tỉnh Bắc Ninh ............ 83 IV.1. Hiện trạng thoát n−ớc và xử lý n−ớc thải ......................................................83 IV1.1 Hiện trạng nguồn n−ớc thải và hình thức tiêu thoát n−ớc........................83 IV.1.2. ảnh h−ởng của hệ thống thoát n−ớc tới vấn đề xã hội và môi tr−ờng....86 IV.2. Ph−ơng án quy hoạch tiêu thoát n−ớc thải.....................................................86 IV.2.1. Mục tiêu..................................................................................................86 IV.2.2. Ph−ơng án quy hoạch .............................................................................87 IV.3. Tính toán các thông số kỹ thuật ....................................................................89 IV.3.1. Cơ sở tính toán hệ thống xử lý n−ớc thải................................................89 IV.3.2. Tính toán các tuyến tiêu quy hoạch........................................................89 VI.3.3. Dự toán quy hoạch ................................................................................92 IV.4. Xây dựng mô hình xử lý n−ớc thải thôn Lũng Giang....................................93 Ch−ơng V: Mô hình quản lý vận hành hệ thống xử lý chất thải thôn Lũng Giang - thị trấn Lim - tỉnh Bắc Ninh ............................................................ 95 V.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu mô hình quản lý vận hành hệ thống xử lý chất thải...................................................................................................................95 V.1.1. Mục tiêu nghiên cứu.................................................................................95 V.1.2. Nội dung nghiên cứu................................................................................95 V.2. Ph−ơng pháp tiếp cận và cơ sở lựa chọn mô hình quản lý ..............................95 Nghiên cứu các giải pháp xử lý n−ớc thải đô thị nhằm tái sử dụng cho mục đích nông nghiệp 3 V.2.1. Ph−ơng pháp tiếp cận trong nghiên cứu mô hình quản lý .......................95 V.2.2. Yêu cầu đối với mô hình quản lý..............................................................96 V.2.3. Cơ sở để lựa chọn mô hình quản lý ........................................................96 V.3. Mô hình quản lý vận hành hệ thống xử lý n−ớc thải ......................................97 V.3.1. Các b−ớc xây dựng mô hình quản lý......................................................967 V.3.2. Xây dựng mô hình tổ chức quản lý vận hành hệ thống xử lý n−ớc thải tập trung thôn Lũng Giang .....................................................................................967 V.3.3. Tổ chức truyền thông và tập huấn kỹ thuật chuyển giao công nghệ......968 V.3.1. H−ớng dẫn quản lý vận hành mô hình xử lý n−ớc thải thôn Lũng Giang ..........................................................................................................................968 V.4. Nhận xét chung.............................................................................................102 Ch−ơng VI: Chất l−ợng n−ớc thải sau xử lý, đánh giá hiệu quả và diễn biến môi tr−ờng sinh thái thôn Lũng Giang............................................... 103 VI.1. Đánh giá hiệu quả về mặt môi tr−ờng .........................................................103 VI.1.1. Đánh giá diễn biến chất l−ợng đất, n−ớc .............................................103 IV.1.2. Đánh giá hiệu quả xử lý n−ớc thải .......................................................111 VI.2. Đánh giá diễn biến môi tr−ờng sinh thái .....................................................116 VI.3. Đánh giá những tác động của mô hình đến nếp sống, ý thức cộng đồng....117 Ch−ơng VII: Đánh giá hiệu quả kinh tế – xã hội của việc tái sử dụng n−ớc thải đã qua xử lý trong nông nghiệp ........................................................... 118 VII.1. Tình hình sử dụng giống lúa, phân bón, sâu bệnh xuất hiện và thuốc diệt sâu bệnh ở khu thí nghiệm................................................................................118 VII.2. Sinh tr−ởng, phát triển, năng suất lúa trên ruộng t−ới bằng n−ớc thải đã xử lý và n−ớc th−ờng.........................................................................................118 VII.3. Nhận xét ................................................................................................119 Kết luận - Kiến nghị...................................................................................... 120 1. Kết luận.............................................................................................................120 2. Kiến nghị ..........................................................................................................121 Tài liệu tham khảo ........................................................................................ 122 Phụ lục: Tài liệu tập huấn h−ớng dẫn vận hành mô hình xử lý n−ớc thải và nâng cao nhận thức cộng đồng .................................................................... 124 Phụ lục 1: Tờ rơi h−ớng dẫn quản lý hệ thống thoát n−ớc và xử lý n−ớc thải cho khu dân c− thôn Lũng Giang – thị trấn Lim – tỉnh Bắc Ninh...............................125 Phụ lục 2: Công nghệ xử lý chất thải sản xuất, sinh hoạt và chăn nuôi bằng bể biogas....................................................................................................................128 Phụ lục 3: Xử lý phân chuồng và rác thải SH bằng công nghệ ủ hợp vệ sinh ......133 Phụ lục 4: Quy trình tăng c−ờng hiệu quả xử lý n−ớc thải sinh hoạt bằng biện pháp bổ sung chế phẩm vi sinh......................................................................................136 Nghiên cứu các giải pháp xử lý n−ớc thải đô thị nhằm tái sử dụng cho mục đích nông nghiệp 4 mở đầu Mặc dù thời gian gần đây, vấn đề xử lý n−ớc thải đã bắt đầu đ−ợc sự quan tâm của các cơ quan nghiên cứu, của chính quyền các cấp nh−ng vấn đề n−ớc thải và xử lý n−ớc thải vẫn là vấn đề nổi cộm ở n−ớc ta. N−ớc thải đô thị, n−ớc thải sinh hoạt, n−ớc thải từ các quá trình sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, nông thuỷ sản không đ−ợc xử lý xả thẳng ra môi tr−ờng đang hàng ngày hàng giờ ảnh h−ởng đến môi tr−ờng, điều kiện sống và sức khoẻ của ng−ời dân. Vì vậy, việc xử lý n−ớc thải rất cần sự phối hợp tham gia của nhiều cơ quan. Bên cạnh đó, với điều kiện thời tiết của Việt Nam, trong năm thời kỳ khô hạn th−ờng kéo dài từ 3-5 tháng, vấn đề hiểu và tái sử dụng n−ớc thải trong sản xuất nông nghiệp trở nên vô cùng thiết thực. N−ớc thải, đặc biệt là n−ớc thải đô thị, n−ớc thải chế biến nông thuỷ sản sau khi đ−ợc xử lý lại trở thành nguồn dinh d−ỡng quý báu cho cây trồng, và góp phần tiết kiệm đ−ợc phân bón và n−ớc t−ới cho nhà nông. Đề tài hợp tác nghiên cứu theo nghị định th− về khoa học công nghệ năm 2005 với chính phủ Rumani “Hợp tác nghiên cứu để phát triển các giải pháp xử lý n−ớc thải đô thị nhằm tái sử dụng cho mục đích nông nghiệp” cũng nhằm mục đích xử lý n−ớc thải đô thị để bảo đảm phát triển môi tr−ờng bền vững và tái sử dụng n−ớc thải đã xử lý cho sản xuất nông nghiệp. * Mục tiêu của đề tài: - Hợp tác nghiên cứu phát triển công nghệ, thiết bị phù hợp để xử lý n−ớc thải đô thị và công nghiệp đạt yêu cầu tiêu chuẩn n−ớc cho sản xuất nông nghiệp. - ứng dụng đ−ợc các giải pháp tổng hợp để tái sử dụng n−ớc thải đô thị cho nông nghiệp. Trên cơ sở đó phổ biến rộng rãi cho vùng có điều kiện t−ơng tự và đào tạo nâng cao trình độ cán bộ khoa học công nghệ trong lĩnh vực xử lý n−ớc thải. * Nội dung nghiên cứu của đề tài: - Nghiên cứu tổng quan: Thu thập, tổng hợp, phân tích các tài liệu, các kết quả đã nghiên cứu trong và ngoài n−ớc về công nghệ, thiết bị xử lý và các giải pháp tái sử dụng n−ớc thải đô thị và công nghiệp nhằm đánh giá kết quả, các hạn chế cần tiếp tục nghiên cứu, tính thực tế và phù hợp trong điều kiện Việt Nam. - Điều tra khảo sát: + Điều tra, đánh giá thực trạng tình hình xử lý và tái sử dụng n−ớc thải ở các đô thị, các khu công nghiệp vừa và nhỏ vùng Đồng bằng sông Hồng. + Lựa chọn địa điểm để nghiên cứu chi tiết và xây dựng mô hình mẫu - Qui hoạch thoát n−ớc và xử lý n−ớc thải cho điểm lựa chọn: + Điều tra, khảo sát các yếu tố phục vụ công tác qui hoạch: Dân c− và phân bố dân c−, các điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội, hiện trạng môi tr−ờng, tình hình Nghiên cứu các giải pháp xử lý n−ớc thải đô thị nhằm tái sử dụng cho mục đích nông nghiệp 5 sản xuất, thành phần và khối l−ợng n−ớc thải, khả năng tái sử dụng n−ớc thải trong nông nghiệp tại địa điểm lựa chọn xây dựng mô hình (thị trấn Lim). + Qui hoạch xử lý n−ớc thải cho khu đô thị theo kiểu phân tán nhỏ + Qui hoạch khu tái sử dụng n−ớc thải: - Nghiên cứu lựa chọn công nghệ, thiết bị xử lý và tái sử dụng n−ớc thải đô thị: + Lựa chọn các loại công nghệ xử lý phù hợp với từng loại n−ớc thải dựa trên nguyên tắc: công nghệ đơn giản, rẻ tiền, dễ quản lý, vận hành và tận dụng tối đa các điều kiện sẵn có của địa ph−ơng. + Nghiên cứu tái sử dụng n−ớc thải để t−ới: sơ đồ t−ới, kỹ thuật t−ới, quản lý chất l−ợng nguồn n−ớc t−ới - Xây dựng mô hình công nghệ xử lý và tái sử dụng n−ớc thải đô thị: + Xây dựng mô hình xử lý n−ớc thải qui mô nhỏ công suất 30 m3/ngày đêm bằng hệ thống bể tự hoại cải tiến cho thôn Lũng Giang - thị trấn Lim. + Kè bờ khu vực ao Các Cụ - thôn Lũng Giang tạo môi tr−ờng cảnh quan sạch đẹp và tạo thành hồ sinh học tự nhiên xử lý n−ớc thải sau khi qua bể xử lý. + Xây hệ thống kênh hai bên bờ ao Các Cụ để dẫn n−ớc vào bể xử lý. + Lắp đặt bộ cửa van cống điều tiết để điều tiết n−ớc thải vào ô ruộng thí nghiệm t−ới lúa. - Xây dựng mô hình tổ chức quản lý xử lý và tái sử dụng n−ớc thải: + Tổ chức thực hiện, xây dựng các mô hình + Tổ chức quản lý vận hành, điều hành khu t−ới n−ớc thải + Sửa chữa và bảo d−ỡng các mô hình - Đánh giá hiệu quả của các mô hình: + Tác dụng cải thiện môi tr−ờng, diễn biến môi tr−ờng sinh thái trong khu vực + Nâng cao ý thức cộng đồng + Tận dụng nguồn n−ớc, nguồn dinh d−ỡng cho cây trồng - Chuyển giao kết quả nghiên cứu: + Mở các lớp tập huấn, vận động sự tham gia của cộng đồng, chuyển giao kết quả nghiên cứu cho địa ph−ơng, các cơ quan chức năng và những đơn vị liên quan. + Phổ biến kết quả nghiên cứu cho các vùng có điều kiện t−ơng tự. - Trao đổi hợp tác với chuyên gia RUMANI: + Trao đổi kinh nghiệm về lựa chọn công nghệ, thiết bị xử lý n−ớc thải sinh hoạt các khu đô thị và ven đô. + Phổ biến kết quả nghiên cứu của dự án cho các vùng có điều kiện t−ơng tự ở RUMANI và Việt Nam. Nghiên cứu các giải pháp xử lý n−ớc thải đô thị nhằm tái sử dụng cho mục đích nông nghiệp 6 Ch−ơng I: Nghiên cứu Tổng quan về các công nghệ xử lý n−ớc thải đô thị và tái sử dụng n−ớc thải trong nông nghiệp I.1. Khái quát về các ph−ơng pháp xử lý n−ớc thải Để xử lý n−ớc thải, tuỳ theo đặc điểm, thành phần, tính chất của n−ớc thải, cần có các ph−ơng pháp xử lý khác nhau (xem hình 1.1). Trên thực tế, ba ph−ơng pháp sau đây th−ờng đ−ợc ứng dụng: cơ học, hoá-lý, sinh hoá (hoặc sinh học). Để loại trừ các vi khuẩn gây bệnh trong n−ớc thải cần tiến hành khử trùng n−ớc tr−ớc khi xả ra sông, hồ... N−ớc thải Bùn thứ cấp Cặn sơ cấp Hình 1.1. Các ph−ơng pháp xử lý n−ớc thải Tách các chất không hoà tan phân tán thô (Ph−ơng pháp cơ học hoặc hoá lý) Tách các chất hữu cơ trong n−ớc thải nhờ sinh vật, vi sinh vật (ph−ơng pháp sinh học) Tách các chất dinh d−ỡng N,P (bằng các biện pháp sinh học hoặc hoá học) ổn định bùn cặn (Ph−ơng pháp lên men kỵ khí hoặc ổn định hiếu khí) Khử trùng (clo, ozôn...) Xả ra nguồn (Tăng c−ờng khả năng tự làm sạch nguồn n−ớc) Làm khô bùn cặn (Biện pháp trọng lực, ép lọc hoặc lọc chân không) Sử dụng bùn cặn làm phân bón... Nghiên cứu các giải pháp xử lý n−ớc thải đô thị nhằm tái sử dụng cho mục đích nông nghiệp 7 I.1.1. Xử lý n−ớc thải bằng ph−ơng pháp cơ học Xử lý cơ học là loại các tạp chất không hoà tan ra khỏi n−ớc thải bằng cách gạn lọc, lắng và lọc. Các lực trọng tr−ờng, lực ly tâm đ−ợc áp dụng để tách các tạp chất không hoà tan ra khỏi n−ớc thải. Ph−ơng pháp xử lý cơ học th−ờng đơn giản, rẻ tiền, có hiệu quả xử lý chất rắn lơ lửng cao. Các công trình, thiết bị xử lý cơ học th−ờng dùng nh− song chắn, l−ới chắn rác, bể lắng, bể lọc... Xử lý cơ học để tách cặn lắng trong n−ớc thải bằng song chắn rác, các bể lắng cát, lắng đợt I, bể lắng 2 vỏ, bể tự hoại, bể biogas (trong phạm vi hộ gia đình - xử lý tại chỗ kiểu phân tán). Song chắn rác để loại các loại rác và các tạp chất có kích th−ớc lớn hơn 5 mm, các tạp chất nhỏ hơn 5 mm th−ờng ứng dụng l−ới chắn. Bể lắng cát để loại các tạp chất vô cơ và chủ yếu là cát trong n−ớc thải. Bể vớt mỡ, dầu, dầu mỡ: Các loại công trình này th−ờng đ−ợc ứng dụng khi xử lý n−ớc thải công nghiệp, nhằm để loại các tạp chất nhẹ hơn n−ớc: mỡ, dầu mỏ... và tất cả các dạng chất nổi khác. Bể lắng để loại các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hoặc nhỏ hơn tỷ trọng n−ớc. Bể lọc để loại các chất ở trạng thái lơ lửng kích th−ớc nhỏ bé bằng cách lọc chúng qua l−ới lọc đặc biệt hoặc qua lớp vật liệu lọc. I.1.2. Xử lý n−ớc